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RESONANCIA MAGNÉTICA FUNCIONAL

Recibido: 11.12.98. Aceptado tras revisión externa sin modificaciones: 02.01.99.

Unidad de Diagnóstico por Imagen. Hospital Ruber Internacional. a Depar-tamento de Psicología Biológica y de la Salud. Facultad de Psicología. Uni-versidad Autónoma de Madrid. b Servicio de Neurocirugía. Hospital de la Prin-cesa. Madrid. c Servicio de Neurocirugía. Hospital General de Albacete. España.

Estudio de la corteza motora y sensorial mediante resonanciamagnética funcional: tareas de movimiento activo y pasivo

J. Álvarez-Linera, P. Martín a, F. Maestú b, P. Pulido c, J. Iglesias a,

J.M. Serrano a, R.G. Sola b

A STUDY OF THE MOTOR AND SENSORY CORTEX USING FUNCTIONAL MAGNETIC RESONANCE:TASKS OF ACTIVE AND PASSIVE MOVEMENT

Summary. Introduction and objective. The objective of this study was to locate the rolandic area (pre- and post-central) by meansof functional magnetic resonance imaging (FMRI) and define its correspondence on a Talairach map, whilst active and passivemovements of the dominant hand were performed. Material and methods. Ten healthy volunteers were found, 6 men and 4 women,of an average age of 26 years (range 22-33). Two appropriate tasks were designed: one involving active and one passivemovement. The examination was carried out using a 1.5 Tesla (General Electric) MRI apparatus. An echo-sequence of planarecho-gradient (BOLD technique) was used, making sagittal and axial planes, parallel to the AC-PC line (anterior commissure-posterior commissure). Subsequently an anatomofunctional Talairach map was drawn for each subject, to include the informa-tion obtained on FMRI. Results. In all subjects central activity was detected in the rolandic area during the tasks involvingselected active and passive movements. Overlap was seen between the pre- and post-rolandic areas with both types of tasks.Conclusion. There is good correlation between the image obtained of motor-sensory activity in the rolandic zone and theTalairach anatomofunctional map [REV NEUROL 1999; 28: 681-5].Key words. Active movement. Functional magnetic resonance imaging. Motor cortex. Passive movement. Sensory cortex.

ORIGINAL

INTRODUCCIÓN

Los primeros estudios del cerebro mediante resonancia magnéticafuncional (RMF) se realizaron a principios de la década actual[1-3]. Desde entonces, se ha venido demostrando las enormesposibilidades de esta técnica para estudiar las funciones mentalessuperiores in vivo, tanto con poblaciones de sujetos normales comoclínicos. En el ámbito clínico, basta con citar, por ejemplo, lautilización de esta técnica para visualizar las regiones cerebralesimplicadas en el lenguaje y la memoria antes y después de lacirugía cerebral, o también para localizar las áreas motoras y sen-soriales en determinadas intervenciones quirúrgicas.

Las imágenes obtenidas mediante RMF se trasladan a un mapade Talairach [4], publicado en 1967 y basado en cortes seriadosmacroscópicos de más de 100 hemisferios cerebrales de cadávereshumanos, realizados en condiciones estereotáxicas. Estos cortesfueron comparados con 400 telerradiografías. Los cerebros fueron

comparados utilizando como referencia la línea CA-CP (comisuraanterior-comisura posterior), que mantiene una relación constantecon las estructuras telencefálicas. A partir de esta línea, el cerebroresulta cuadriculado en un marco exterior, donde la longitud ho-rizontal es la distancia frontoccipital, y la longitud vertical es ladistancia vértex-lóbulo temporal, de forma que la dimensión trans-versal refleja la distancia entre los puntos más laterales. Con estospuntos de referencia se trazan líneas paralelas y perpendicularespara formar una rejilla que permite establecer una clara propor-ción entre las estructuras cerebrales y su relación en el espacio,ventrículos, espacios subaracnoideos y vasos cerebrales [5].

Los estudios tradicionales realizados para la localización de lacorteza motora y sensorial primarias han utilizado tareas de mo-vimiento alternativo de los dedos y pruebas de estimulación táctil.En nuestro trabajo vamos a utilizar un grupo distinto de tareas mássencillas con sujetos normales para su posible utilidad clínica.

Correspondencia: Dra. Pilar Martín Plasencia. Departamento de Psicolo-gía Biológica y de la Salud. Facultad de Psicología. Universidad Autónomade Madrid. Campus de Cantoblanco. E-28049 Madrid.

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ficativamente más alto que la niñas en hiperactividad, problemas dela conducta y atipicidad. Los niños de estrato socioeconómico bajopuntuaron significativamente más alto en hiperactividad, agresivi-dad, problemas de la conducta, depresión, atipicidad y aislamiento.También puntuaron significativamente más bajo en adaptabilidad,habilidades sociales y liderazgo (ANOVA p< 0,05). El análisis deseis agrupamientos en los niños mostró una prevalencia de niñosnormales de 61,6%. En la muestra total hay un 4% sospechoso deDDA tipo inatento y un 14% sospechoso de DDA tipo I combinado.Conclusión. La escala BASC (niños de 6 a 11 años) demostró con-sistencia interna y validez en la evaluación multidimensional de loscomportamientos de los niños [REV NEUROL 1999; 28: 672-81].Palabras clave. Comportamiento infantil. Cuestionarios. Déficit deatención. Diagnóstico de déficit de atención. Hiperactividad. In-atención.

lino pontuaram significativamente mais alto que as de sexo femininoem hiperactividade, perturbações do comportamento e atipicidade.As crianças de estrato sócio-económico baixo pontuaram significa-tivamente mais alto em hiperactividade, agressividade, perturbaçõesdo comportamento, depressão, atipicidade e isolamento. Tambémpontuaram significativamente menos em adaptabilidade, capacida-des sociais e liderança (ANOVA p< 0,05). A análise de seis agrupa-mentos nas crianças mostrou uma prevalência de crianças normaisde 61,6%. Na amostra total existiam 4% crianças suspeitas de DDAtipo desatento e 14% crianças suspeitas de DDA tipo I combinado.Conclusão. A escala BASC (crianças de 6 a 11 anos) demostrouconsistência interna e foi eficaz na avaliação pluridimensional doscomportamentos das crianças [REV NEUROL 1999; 2: 672-81].Palavras chave. Comportamento infantil. Défice de atenção. Desaten-to. Diagnóstico de défice de atenção. Hiperactividade. Questionários.

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Figura 1. Esquema de la secuencia en cada tarea (intervalos de períodos deactivación de 30 segundos y período basal de 30 segundos. Total 3 minutos).

Figura 2. Ejemplo de activación motora. Superposición de las ‘áreas ac-tivadas’ sobre una imagen morfológica (secuencia T1).

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Figura 3. a) Activación de la zona prerrolándica con una tarea de movimien-to activo; b) Activación de la zona posrolándica con una tarea de movi-miento pasivo; c) Mapa de Talairach de ambas activaciones.

El presente estudio se dirigió precisamente a localizar las regio-nes motoras primarias (prerrolándicas) y las regiones sensorialesprimarias (postrolándicas). En particular, el objetivo era averiguar sipodría ser suficiente someter al sujeto a una tarea de movimientoactivo y a otra de movimiento pasivo de la mano derecha para dife-renciar ambas zonas centrales rolándicas (pre y postrolándica), me-diante las imágenes de la RMF y el mapa de Talairach de cada sujeto.

MATERIAL Y MÉTODOSSujetos

La muestra estuvo compuesta por 10 sujetos voluntarios, todos ellos diestrosy estudiantes de Psicología (6 varones y 4 mujeres). La media de edad fue de26 años, con un rango entre 22 y 33 años.

Tareas experimentales

Se utilizaron dos tareas de activación del área rolándica, una de movimientoactivo y otra de movimiento pasivo. En la tarea de movimiento activo, elsujeto debía abrir y cerrar la mano derecha voluntariamente cuando se lerequería. En la de movimiento pasivo, el experimentador abría y cerraba lamano del sujeto. En primer lugar, se realizó la tarea de movimiento activoy después la de movimiento pasivo.

Aparato de RM

Se utilizó un aparato de 1.5 Tesla (General Electric Medical Systems, Mil-wauke, Estados Unidos), equipado con gradientes que pueden desarrollar± 28 mTs/m, con un tiempo de subida de 230 mTs/m/ms, lo que permitetrabajar con técnica Eco Planar.

Para realizar los estudios funcionales se alternaron períodos de activacióncon períodos basales (reposo), cada uno de 30 s de duración, iniciándose conun período basal de 40 s y descartándose las tres primeras adquisiciones paraevitar el efecto T2, para las dos tareas. Durante todo el período de estudio seobtuvieron ocho cortes de 7 mm de espesor, con 2,5 mm de separación entrecortes y una duración de 3 s, de tal forma que se obtuvieron grupos de diezmultisecciones de ocho cortes en cada período de activación y basal. Elesquema de la secuencia se muestra en la figura 1.

Adquisición de imágenes

La secuencia de adquisición de imágenes se realizó con la técnica de eco degradiente-eco planar (técnica BOLD) con los siguientes parámetros TR:3.000 ms, TE: 60 ms, ángulo 90 º. La matriz de adquisición fue de 128 x 96en un FOV de 24. Todas las secuencias estuvieron orientadas en el planosagital desde la línea media y cubriendo todo el hemisferio izquierdo.

El post-procesado de imágenes se llevó a cabo en una estación de trabajoSUN (Advantage Windows, de General Electric Medical Systems, Milwauke,Estados Unidos), utilizando un programa específico (Explorer) para analizarpixel a pixel las variaciones de intensidad de la señal a lo largo de todo elexperimento. Dichas variaciones fueron correlacionadas con el estímulomediante el estadístico t de Student con un nivel de confianza de t< 0,0001.Las áreas consideradas significativas fueron transformadas en una escala decolores, esto es, de regiones de interés, y superpuestas sobre la localizacióncorrespondiente mediante un estudio de alta resolución realizado con se-cuencias potenciadas en T1, como puede verse en la figura 2.

Representación en el mapa estereotáxico de Talairach

Para la representación de las imágenes en el esquema anatomofuncional deTalairach se ha utilizado un ordenador personal y un programa comercial dediseño asistido por ordenador (Autocad versión 11.0; Autodesk R) junto conuna tabla digitalizadora acoplada a un negatoscopio. Este programa es de usocomún dentro del campo de la ingeniería y arquitectura, y presenta la ventajade disponer de diferentes capas visibles en un momento determinado, lo quefacilita la realización de esquemas o dibujos muy complejos, con una gran

Intervalo entre estímulos: 3 segundos

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Figura 4. a) Activación de la zona rolándica con una tarea de movimientoactivo; b) Activación de la zona rolándica con una tarea de movimientopasivo; c) Mapa de Talairach donde se observa la superposición de ambasactivaciones.

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Figura 5. a) Activación de la zona posrolándica con una tarea de movi-miento activo; b) Activación de la zona prerolándica con una tarea demovimiento pasivo; c) Mapa de Talairach donde se observa la activaciónde ambas tareas.

cantidad de información almacenada pero fácilmente fraccionable en dibu-jos más simples.

Con las imágenes sagitales en T1 se realiza una superposición de todos loscortes sagitales de la RM, tomando como punto de referencia la línea CA-CP. Al superponer todos los cortes de un hemisferio, se identificó la cisurade Rolando como aquella de mayor longitud que separaba las dos circunvo-luciones centrales en un plano perpendicular a la línea CA-CP.

A continuación, se trasladaron las zonas de mayor actividad determinadasdurante el movimiento activo y el pasivo a los cortes correspondientes de laRMF. Ambas imágenes se situaron en capas diferentes y se pudieron visua-lizar a la vez, o de forma independiente, los resultados de ambas tareasexperimentales.

RESULTADOS

En los 10 sujetos estudiados las pruebas realizadas implicaron laactivación de la región central (corteza rolándica). La localizaciónprecisa se situó en la cuadrícula E, de forma similar a los resulta-dos obtenidos por Talairach.

En 4 individuos (40%) se activaron las zonas prerrolándicasdurante la tarea de movimiento activo y las regiones postrolándi-cas durante el movimiento pasivo, como se aprecia en la figura 3.En otros 4 sujetos (40%), la realización de ambas tareas se reflejó

en la activación de la corteza rolándica, pero como puede obser-varse en la figura 4, sin que existieran diferencias pre o postrolán-dicas según el tipo de tarea. Por último, como puede verse en lafigura 5, en 2 individuos (20%) también se activó la zona rolán-dica, pero la localización correspondiente a esta tarea fue contra-ria a lo que cabría esperar: la tarea de movimiento pasivo activóla zona prerrolándica, mientras que la de movimiento activo lohizo en la zona postrolándica. En todo caso, es importante resaltar,como se planteó al inicio de este apartado, que en todos los casosse ha conseguido una activación en el área de Rolando, tantodurante el movimiento activo como con el pasivo.

DISCUSIÓN

Numerosos trabajos demuestran la anatomía funcional de la cor-teza motora y sensorial, siendo el movimiento activo de los dedosa intervalos fijos la tarea tradicionalmente utilizada para localizaráreas motoras, y la estimulación táctil y dolorosa la empleada paralocalizar áreas somatosensoriales. En este trabajo se utilizó unatarea ligeramente diferente para localizar el área somatosensorial,consistente en un movimiento pasivo de abrir y cerrar la mano del

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Figura 6. Desplazamiento de la zona motora como consecuencia de unproceso expansivo, mediante una tarea de movimiento activo.

ESTUDIO DE LA CORTEZA MOTORA Y SENSORIALMEDIANTE RESONANCIA MAGNÉTICA FUNCIONAL:TAREAS DE MOVIMIENTO ACTIVO Y PASIVO

Resumen. Introducción y objetivo. El objetivo de este trabajo fuelocalizar el área rolándica (pre y poscentral) mediante imágenes deresonancia magnética funcional (RMF) y definir su corresponden-

sujeto por parte del experimentador. Se empleó esta tarea con elpropósito de conseguir una activación mayor a la obtenida me-diante estimulación táctil pura. Los resultados encontrados mani-festaron que la RMF permite observar las áreas motoras, demos-trando una correspondencia entre las tareas utilizadas (movimientoactivo y movimiento pasivo) y las zonas cerebrales activadas.

El propósito de nuestro trabajo fue, por un lado, comparar lalocalización del área rolándica mediante RMF con la localizaciónestandarizada en un mapa de Talairach y, por otro lado, diferenciarlas zonas de activación detectadas mediante RMF durante la rea-lización de dos acciones motoras: el movimiento activo de lamano y el movimiento pasivo.

En cuanto al primero de los objetivos de este trabajo, los re-sultados mostraron con sujetos normales una buena correspon-dencia entre el área rolándica identificada mediante RMF y sulocalización estándar utilizando la técnica de Talairach. Este re-sultado nos indica que, cuando no existe distorsión de la anatomía,la localización de la corteza motora se consigue de forma fidedig-na, mediante la técnica de Talairach. Cuando haya una distorsiónde la anatomía, como ocurre en los tumores, o bien un posible

desplazamiento del área motora en malformaciones arterioveno-sas, donde la localización estándar de Talairach no es fiable,mediante la RMF es posible localizar de forma fidedigna la cor-teza motora y somatosensorial, como se ha demostrado en esteestudio y se puede apreciar en la figura 6.

En cuanto al segundo de los objetivos, el análisis comparativode las áreas activadas mediante movimiento activo y pasivo, seencontró un notable solapamiento en ambos casos, aunque con unligero predominio precentral en las áreas de activación observadasdurante la tarea de movimiento activo. Esta asimetría fue mayorcuando se consideró, además del área, el porcentaje de cambio deseñal o la amplitud de la activación. El solapamiento entre las áreasactivadas de la corteza pre y postcentrales ya se había descrito envarios trabajos [6,7] utilizando tareas motoras (movimiento activo)y somatosensoriales puras (estimulación táctil), atribuyéndose aposibles movimientos involuntarios relacionados con el estímulotáctil, derivados a consecuencia de conexiones córtico-corticales otalamocorticales. Por tanto, no es muy sorprendente el solapamien-to entre la actividad motora activa y pasiva, ya que en ambas estápresente algún tipo de movimiento.

Los resultados parecen corroborar la reciente teoría de Lee,Jack y Riedere [8] acerca de que no existe una clara separaciónfuncional entre áreas pre y poscentrales como clásicamente se hamantenido. Por otro lado, la posibilidad de detectar tanto áreasmotoras como somatosensoriales mediante el movimiento pasi-vo, tal y como se demuestra en este trabajo, podría permitir definirla distribución del área rolándica en pacientes incapaces de reali-zar movimientos.

CONCLUSIONES

Una primera conclusión que podemos obtener de este trabajo esla utilidad de la RMF mediante técnica BOLD para evaluar laactividad de la corteza motora y somatosensorial, ya que coincidecon la localización del surco central estandarizado mediante latécnica de Talairach. En particular, se ha demostrado que existeuna buena correspondencia entre la realización de tareas de laactivación ‘motora-sensorial’, su localización en la zona rolándi-ca y su representación en el mapa anatomofuncional de Talairach.

En segundo lugar, puesto que no hemos encontrado diferenciassignificativas entre las áreas activadas obtenidas mediante movi-miento activo y pasivo, es posible con esta técnica obtener imáge-nes funcionales de la corteza motora y sensorial en pacientes conparesia o dificultades para realizar activamente la tarea.

ESTUDO DO CÓRTEX MOTOR E SENSORIALCOM RESSONÂNCIA MAGNÉTICA FUNCIONAL:TAREFAS DE MOVIMENTO ACTIVO E PASSIVO

Resumo. Introdução e objectivo. O objectivo deste trabalho foi loca-lizar a área rolândica (pré e pós-central) utilizando imagens de res-sonância magnética funcional (RMF) e definir a sua correspondência

1. Kwong KK, Belliveau JW, Chesler BA. Dynamic magnetic resonanceimaging of human brain activity during primary sensory stimulation.Proc Nalt Acad Sci 1992; 89: 5675.

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cia con un mapa de Talairach, durante la realización de tareas demovimiento activo y pasivo de la mano dominante. Material y méto-dos. Se reclutó voluntariamente a 10 sujetos sanos (6 varones y 4mujeres), con una edad media de 26 años (rango 22-33). Se diseñarondos tareas apropiadas: una de movimiento activo y otra de movimientopasivo. La exploración se efectuó con un aparato de RM de 1,5 Tesla(General Electric). Se utilizó una secuencia de eco de gradiente-ecoplanar (técnica BOLD), realizándose planos sagitales y axiales para-lelos a la línea CA-CP (comisura anterior-comisura posterior). Pos-teriormente, se construyó un mapa anatomofuncional de Talairachpara cada sujeto, donde se trasladó la información obtenida en laRMF. Resultados. En todos los sujetos se detectó una activación cen-tral en el área rolándica durante las tareas de movimiento activo ypasivo seleccionadas, observándose también un solapamiento entrelas áreas pre y posrolándicas con los dos tipos de tareas. Conclusión.Existe una buena correlación entre la imagen obtenida de activaciónmotora-sensorial de la zona rolándica y el mapa anatomofuncionalde Talairach [REV NEUROL 1999; 28: 681-5].Palabras clave. Corteza motora. Corteza sensorial. Movimientoactivo. Movimiento pasivo. Resonancia magnética funcional.

com um mapa de Talairach, durante a realização de tarefas de movi-mento activo e passivo da mão dominante. Material e métodos. Recru-taram-se voluntariamente 10 indivíduos sãos (6 homens e 4 mulheres),com idade média de 26 anos (variável entre 22-33). Desenharam-seduas tarefas apropriadas: uma de movimento activo e outra de movi-mento passivo. O registo foi efectuado com um aparelho de RM de 1,5Tesler (General Electric). Utilizou-se uma sequência de eco de gradi-ente-eco planar (técnica BOLD), realizando-se planos sagitais e axi-ais paralelos à linha CA-CP (comissura anterior-comissura posteri-or). Posteriormente, construiu-se um mapa anátomo-funcional deTalairach para cada indivíduo, para onde foi transferida a informa-ção obtida na RMF. Resultados. Em todos os casos foi detectada umaactivação central na área rolândica durante as tarefas de movimentoactivo e passivo seleccionadas, registando-se também uma sobrepo-sição entre as áreas pré e pós-rolândicas com os dois tipos de tarefas.Conclusão. Existe uma boa correlação entre a imagem obtida de ac-tivação motor-sensorial da zona rolândica e o mapa anátomo-funci-onal de Talairach [REV NEUROL 1999; 28: 681-5].Palavras chave. Córtex motor. Córtex sensorial. Movimento activo.Movimento passivo. Ressonância magnética funcional.

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